土木工程材料 习题课() 张德思教授
土木工程材料 习题课（一） 张德思教授 主讲
基本性质 例1-1某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观 密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680kg/m3计算此石子 的孔隙率与空隙率? 解 1×100%=10 2.61 石子的孔隙率P为 =1.51 2.65 石子的空隙率P,为: 1.68 P′ 0×1009 3563% 2.61 ●[评注]材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料 总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集体积中 颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算式中p—密度; po材料的表观密度;p,—材料的堆积密度
基本性质 例1-1 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观 密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3 ， 计算此石子 的孔隙率与空隙率？ 解 石子的孔隙率P为： 石子的空隙率P，为： [评注] 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料 总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算式中ρ—密度； ρ0—材料的表观密度；ρ，—材料的堆积密度。 1.51% 2.65 2.61 100% 1 1 0 0 0 = − = − = − = V V V P 35.63% 2.61 1.68 100% 1 1 1 0 0 0 = − = = − = − − = V V V V V P
鲁例1-2有一块烧结普通砖,在吸水饱和状态下重 2900g,其绝干质量为2550g。砖的尺寸为240×115X 53mm,经干燥并磨成细粉后取50g,用排水法测得绝 对密实体积为1862cm3。试计算该砖的吸水率、密 度、孔隙率、饱水系数。 解 M- Mg 2900-2550 100%= 100 ●该砖的吸水率为 Mg 2550 ●该砖的密度为 50 2.69g/cm 18.62 表观密度为 2550 0 1.74g/cm 025×11.5×5.3 ●孔隙率为 1.74 P=1 35.3 2.69 [评注]质量吸水率是指材料在吸水饱和时,所吸水 量占材料在干燥状态下的质量百分比
例1-2 有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重 2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为240Ｘ115Ｘ 53mm，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝 对密实体积为18.62 cm3 。试计算该砖的吸水率、密 度、孔隙率、饱水系数。 解 该砖的吸水率为 该砖的密度为 表观密度为 孔隙率为 [评注] 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水 量占材料在干燥状态下的质量百分比。 100% 2550 2900 2550 100% − = − = g g b m M M M W 3 2.69 / 18.62 50 g cm V m = = = 3 0 0 1.74 / 25 11.5 5.3 2550 g cm V m = = = 35.3% 2.69 1.74 1 1 0 = − = − = P
e例1-3某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得 的抗压强度分别为174、178、165MPa,求该石材 的软化系数,并判断该石材可否用于水下工程。 解 e该石材的软化系数为 165 KR fh =0.93 f。178 由于该石材的软化系数为0.93,大于085,故该 石材可用于水下工程。 e[评注]软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压 强度与材料在绝对千燥状态下的抗压强度之比。 与材料在气干状态下的抗压强度无关
例1-3 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得 的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材 的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。 解 该石材的软化系数为 由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该 石材可用于水下工程。 [评注] 软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压 强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比。 与材料在气干状态下的抗压强度无关。 0.93 178 165 = = = g b R f f K
e例14影响材料强度测试结果的试验条 件有那些? ●解答:影响材料强度测试结果的因素 很多。如小尺寸试件测试的强度值高于 大尺寸试件;加载速度快时测得的强度 值高于加载速度慢的;立方体试件的测 得值高于棱柱体试件;受压试件与加压 钢板间无润滑作用的(如未涂石蜡等润 滑物时),测得的强度值高于有润滑作 用;表面平整试件的测得值高于表面不 平整的等
例1-4 影响材料强度测试结果的试验条 件有那些？ 解答: 影响材料强度测试结果的因素 很多。如小尺寸试件测试的强度值高于 大尺寸试件；加载速度快时测得的强度 值高于加载速度慢的；立方体试件的测 得值高于棱柱体试件；受压试件与加压 钢板间无润滑作用的（如未涂石蜡等润 滑物时），测得的强度值高于有润滑作 用；表面平整试件的测得值高于表面不 平整的等
例1-5选择题:选择正确的答案填 在括号内。 当材料的润湿边角0为()时,称 为憎水性材料。 a.>90°b.,≤900c.0° ●解答:b:>900 ●[评注]材料的润湿边角≤90为亲 水性材料;材料的润湿边角0>90时 为憎水性材料
例1-5 选择题：选择正确的答案填 在括号内。 当材料的润湿边角θ为（ ）时，称 为憎水性材料。 a. >90º b. .≤90º c. 0º 解答: b: >90º [评注] 材料的润湿边角θ≤90º为亲 水性材料；材料的润湿边角θ>90º时 为憎水性材料
●石灰 例2-1根据石灰浆体的凝结硬化过程,试 分析硬化石灰浆体有哪些特性? 解 石灰浆体在空气中凝结硬化过程,是由下 面两个同时进行的过程来完成的 (1)结晶作用:游离水分蒸发,氢氧化 钙逐渐从饱和溶液中结晶。 e(2)碳化作用:氢化氧钙与空气中的二 氧化碳化合生成碳酸钙结晶,释出水分并 被蒸发: Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO,+(n+1H2O
石灰 例2-1 根据石灰浆体的凝结硬化过程，试 分析硬化石灰浆体有哪些特性？ 解 石灰浆体在空气中凝结硬化过程，是由下 面两个同时进行的过程来完成的： （１）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化 钙逐渐从饱和溶液中结晶。 （２）碳化作用：氢化氧钙与空气中的二 氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并 被蒸发： Ca(OH) 2 +CO2 + nH2 O = CaCO3 + (n +1)H2 O
由于氢氧化钙结晶速度慢且结晶量少,空 气中二氧化碳稀薄,碳化速度慢。而且表 面碳化后,形成紧密外壳,不利于二氧化 碳的渗透和碳化作用的深入。因而硬化石 灰浆体具有以下特性: (1)凝结硬化慢; (2)硬化后强度低; 鲁(3)硬化时体积收缩大; (4)耐水性差,因为硬化石灰浆体的主要成 分是氢氧化钙,而氢氧化钙可微溶解于水。 ●[评注]石灰浆体在空气中凝结硬化过程主要 是依赖于浆体中Ga(OH2的结晶析出和caH2 与空气中的二氧化碳的碳化作用
由于氢氧化钙结晶速度慢且结晶量少，空 气中二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且表 面碳化后，形成紧密外壳，不利于二氧化 碳的渗透和碳化作用的深入。因而硬化石 灰浆体具有以下特性： （1）凝结硬化慢； （2）硬化后强度低； （3）硬化时体积收缩大； （4）耐水性差，因为硬化石灰浆体的主要成 分是氢氧化钙，而氢氧化钙可微溶解于水。 [评注] 石灰浆体在空气中凝结硬化过程主要 是依赖于浆体中Ca(OH)2的结晶析出和Ca(OH)2 与空气中的二氧化碳的碳化作用
●例2-2某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。 数月后,墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。 同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹 试分析上述现象产生的原因。 ●解 石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂 纹,引发的原因很多,但最主要的原因在于石灰 在硬化过程中,蒸发大量的游离水而引起体积收 缩的结果。 墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹,是 由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石 灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全 熟化,以致于在砂浆硬化后,过火石灰吸收空气 中的水蒸汽继续熟化,造成体积膨胀。从而出现 述现象
例2-2某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。 数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。 同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。 试分析上述现象产生的原因。 解: 石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂 纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰 在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收 缩的结果。 墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是 由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石 灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全 熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气 中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现 上述现象
[评注]透过现象看本质,过 火石灰表面常被粘土杂质融化 形成的玻璃釉状物包覆,熟化 很慢。如未经过充分的陈伏 当石灰已经硬化后,过火石灰 才开始熟化,并产生体积膨涨 容易引起鼓包隆起和开裂
[评注] 透过现象看本质，过 火石灰表面常被粘土杂质融化 形成的玻璃釉状物包覆，熟化 很慢。如未经过充分的陈伏， 当石灰已经硬化后，过火石灰 才开始熟化，并产生体积膨涨， 容易引起鼓包隆起和开裂